Les spécialistes des minéraux peuvent désormais utiliser leurs connaissances sur un minéral très courant, à savoir moscoviteet le des statistiques bien établies sur les tremblements de terre et les avalanches pour quantifier l’impact des interactions environnementales hostiles sur la dégradation et la défaillance des matériaux utilisés pour les panneaux solaires plus avancésséquestration géologique du carbone et infrastructures telles que bâtiments, routes et ponts.
Ce que dit la nouvelle étude sur la muscovite
La nouvelle étude, dirigée par l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign en collaboration avec les laboratoires nationaux Sandia et l’Université Bucknell, montre que l’ampleur de la déformation causée par la contrainte appliquée localement à la surface du mica muscovite elle est contrôlée par l’état physique de la surface minérale et suit la même dynamique statistique observée lors des tremblements de terre et des avalanches.
Les résultats de l’étude ont été publié dans le magazine Communications naturelles.
Photo montrant la muscovite dans toute sa splendeur
Lorsqu’ils choisissent des matériaux pour des applications d’ingénierie, les scientifiques veulent savoir comment la surface de ce matériau interagira avec l’environnement dans lequel il sera utilisé. De la même manière, les géologues veulent comprendre comment les réactions chimiques entre les minéraux et les eaux souterraines le long des failles peuvent affaiblir lentement les roches et conduire à pannes mécaniques soudaines, en raison d’un processus appelé affaiblissement chimio-mécanique.
“Alors que les tentatives précédentes visant à quantifier l’effet de l’affaiblissement chimio-mécanique dans les matériaux manufacturés reposaient sur des modèles de dynamique moléculaire complexes nécessitant d’importantes ressources informatiques, nos travaux mettent plutôt en évidence le lien entre les expériences en laboratoire et les phénomènes du monde réel tels que les tremblements de terre.“, ha a déclaré Jordan Sickle, un étudiant diplômé qui a dirigé l’étude avec le professeur de physique de l’Illinois Karin Dahmen.
Les curieuses particularités de ce minéral
“La muscovite a été choisie pour cette étude principalement en raison de son extrême planéité.“, a déclaré Dahmen. “Chacune de ses couches lamellaires est plate jusqu’au niveau atomique. Grâce à cette planéité, l’interaction entre la surface de ce matériau et l’environnement est particulièrement pertinente.»
Pour mesurer l’affaiblissement chimio-mécanique des surfaces de muscovite, les laboratoires nationaux Sandia ont exposé des échantillons à différentes conditions chimiques : secs, immergés dans de l’eau déminéralisée et dans des solutions salines avec un pH de 9,8 et 12. Au cours de l’exposition, un outil connu sous le nom de nanoindenteur a percé la surface. des minéraux et des déplacements ou tassements enregistrés dans le matériau sous des charges mécaniques contrôlées.
Le mica muscovite est utilisé dans de nombreuses applications en science des matériaux et est connu pour ses couches extrêmement plates et feuilletées, ce qui le rend très sensible aux conditions environnementales hostiles.
Quelques conditions particulières de la muscovite et comment elles peuvent réagir
Les chercheurs ont découvert que dans des conditions sèches, la muscovite peut se déformer davantage avant de se briser que dans des conditions humides ; en cas de rupture, les échantillons dans chaque condition libèrent leur énergie élastique accumulée.
L’étude rapporte que, lorsque la muscovite est exposée à une solution basique de pH 9,8 ou 12, la couche supérieure s’affaiblit et peut stocker moins d’énergie avant qu’une défaillance ne se produiseun phénomène reflété dans les statistiques de colonisation.
“Les résultats de ces travaux permettent aux chercheurs de tester la défaillance des matériaux plus rapidement qu’avec des modèles de simulation haute puissance et très détaillés.« Faucille a dit. “En démontrant que les mêmes résultats peuvent être observés à l’aide de modèles statistiques existants pour les tremblements de terre, les chercheurs seront en mesure d’effectuer des analyses de matériaux à plus haut débit qu’auparavant..»
Il Département américain de l’énergie Hé Laboratoires nationaux Sandia soutenir cette recherche.
Conclusion
Il est très curieux de savoir comment un minéral aussi commun que la muscovite peut s’avèrent très utiles dans la prévision des tremblements de terre; qu’en penses-tu? Écrivez-le dans les commentaires.
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